電力電子技術及電機調速控制實驗裝置

 

JGDDZ-A01電力電子技術及電機調速控制實驗裝置

一、概述

“電力電子技術及電機調速控制實驗裝置”依據(jù)高等院校最新統(tǒng)編教材《電力電子技術》 ( 第五版 )( 西安交通大學王兆安編著 ) 、《電力拖動自動控制系統(tǒng)》（第三版） ( 上海大學陳伯時編著 ) 等實驗大綱的要求，吸收國內(nèi)、外同類產(chǎn)品的優(yōu)點，充分考慮了實驗室的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，精心研制而成。

三、適用范圍
本裝置涵蓋了各類院校等所開設的“電力電子技術 ( 或稱半導體變流技術 ) ”、“直流調速”、“交流調速”、“電機控制”、“電力拖動自動控制系統(tǒng)”及“控制理論”等專業(yè)課程所要求的實驗實驗項目。
四、技術性能
1 、輸入電源 : 三相四線 ( 或三相五線 380V ± 10 ％ 50HZ)
2 、工作環(huán)境 : 溫度 -10 ℃－ +40 ℃　相對濕度＜ 85 ％（ 25 ℃） 海撥＜ 4000m
3 、裝置容量：＜ 2.0KVA
4 、外形尺寸： 187 × 70 × 162 cm

五、裝置的基本配備

1、 DK01 電源控制屏（鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，鋁質面板）

（ 1 ）交流電源（均帶有過流保護措施） 提供交流電源：三相交流電 380V/5A 三相交流電 220V/3A

（ 2 ）高壓直流電源
勵磁電源： 220V （ 0.5A ），具有輸出短路保護。

（ 3 ）指針式儀表：

交流電壓表一只：可通過其下方的波段開關切換指示三相電網(wǎng)輸入線電壓，精度 1.0 級 ;

(4)數(shù)字式儀表

1）真有效值交流數(shù)字電壓表一只： 測量范圍 0 ～ 500V, 量程自動判斷、自動切換，精度 0.5 級，三位半數(shù)顯，為交流調速系統(tǒng)提供電壓指示；

2）真有效值交流數(shù)字電壓表一只： 測量范圍 0 ～ 5A ，量程自動判斷、自動切換，精度 0.5 級，三位半數(shù)顯，具有超量程告警、指示等功能，為交流調速系統(tǒng)提供電流指示；

3）直流數(shù)字電壓表一只： 測量范圍 0 ～ 500V ，三位半數(shù)顯，輸入阻抗為 10M Ω，精度 0.5 級；

4）直流數(shù)字安培表一只： 測量范圍為 0 ～ 2000mA ，三位半數(shù)顯，精度 0.5 級。

（ 6 ）人身安全保護體系

三相隔離變壓器一組： 三相電源首先通過三相漏電保護器，然后經(jīng)鑰匙開關、接觸器到隔離變壓器，使輸出與電網(wǎng)隔離（浮地設計），對人身安全起到一定的保護作用。

電流型漏電保護裝置：控制屏若有漏電現(xiàn)象，漏電流超過一定值，即切斷電源。

實驗連接線及插座：強、弱電連接線及插座分開，不能混插。強電連接線及插座采用全封閉工藝，使用安全、可靠、防觸電。

（ 7) 定時器兼報警記錄儀

（ 8 ）控制屏其它設施

控制屏正面大凹槽內(nèi)，設有兩根不銹鋼管，可掛置實驗部件，凹槽底部設有 3 芯插座，掛箱的供電由這些插座提供?？刂破羶蛇呍O有單相三極 220V 電源插座及三相四極 380V 電源插座。

2、 DK02 實驗桌
實驗桌為鐵質雙層亞光密紋噴塑結構，結構堅固，形狀似長方體封閉式結構，造形美觀大方；設有兩個大抽屜、柜門，用于放置工具、存放掛件及資料等。桌面用于安裝電源控制屏并提供一個寬敞舒適的工作臺面。實驗桌還設有四個萬向輪和四個固定調節(jié)機構，便于移動和固定，有利于實驗室的布局。
3 、 DQ03-1 不銹鋼電機導軌、測速系統(tǒng)及智能數(shù)顯轉速表

4位有效數(shù)字顯示，測量范圍為 0 ～ 9999rpm/min 。電機導軌：裝有測速系統(tǒng)、固定電機的安裝導軌，導軌上可方便拆卸固定實驗電機，保證電機與電機之間同軸的同心度不超過 ±5 絲。

4、 DQ27 三相可調電阻（每組 900 Ω× 2/0.41A ）
5 、 DK03 晶閘管主電路
提供 12 只 5A/1000V 的晶閘管，分成正、反橋兩組，，每只晶閘管均設有阻容吸收及熔絲保護裝置，晶閘管可通過外加信號進行觸發(fā)（留有觸發(fā)脈沖輸入接口），可更好的完成設計性實驗；設有帶鏡面精密指針式直流電壓表± 300V 一只，正反偏，精度 1.0 。級帶鏡面直流電流表± 2A ，正反偏，精度 1.0 級一只。和平波電抗器一組（ 0 ， 100mH ， 200mH ， 700mH ）。
6 、 DK04 三相晶閘管觸發(fā)電路提供三相集成觸發(fā)電路、功放電路等，與“ DK03 ”配套使用。
7 、 DK05 單相晶閘管觸發(fā)電路實驗

提供單結晶體管觸發(fā)電路、正弦波同步移相觸發(fā)電路、鋸齒波同步移相觸發(fā)電路、單相交流調壓觸發(fā)電路及西門子 TCA785 集成觸發(fā)五種電路。

8、 DK06 電機調速控制實驗（Ⅰ）

提供以下模塊：給定± 15V 可調（帶三位半數(shù)顯電壓表）、調節(jié)器 I 、轉速變換（ FBS ）、調節(jié)器 II 、反號器（ AR ）、電流變換（ FBC ）。其中調節(jié)器 I 和調節(jié)器 II 的比例增益由電位器調節(jié)。

9、 DK06-1 電機調速控制實驗（Ⅱ）

提供以下模塊提供以下模塊：零電平檢測（ DPZ ）、轉矩極性鑒別（ DPT ）、邏輯控制（ DLC ）。

10、 DK07 直流斬波實驗

根據(jù)西安交通大學王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》 ( 第四版 ) 中相關的直流斬波內(nèi)容而設計的；提供組成直流斬波電路所需的元器件和采用專用的 PWM 控制集成電路 SG3525 。可完成教材中降壓斬波電路（ Buck Chopper ）、升壓斬波電路（ Boost Chopper ）、升降壓斬波電路（ Boost -Buck Chopper ）、 Cuk 斬波電路、 Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路六種典型實驗。

11、 DK08 給定及實驗器件

提供給定（± 15V 可調電壓輸出）、壓敏電阻（作為過壓保護元件，內(nèi)部已連成三角形接法）、二極管等。

12、 DK09 新器件特性實驗

提供 SCR 、 GTO 、 MOSFET 、 IGBT 、 GTR 新器件，與 DK13 配套使用，可完成電力電子新器件的驅動特性實驗。

13、 DK10 可調電阻、電容箱
提供耐壓 AC63V 的可調電容三組，調節(jié)范圍為 0.1 ～ 11.37μF ， 0 ～ 999k Ω十進制可調電阻兩組；供電流調節(jié)器，速度調節(jié)器反饋回路使用，可靈活改變調節(jié)器的放大倍數(shù)及積分時間。

14、 DK11 單相調壓與可調負載

提供了一只 0 ～ 250V/0.5KVA 單相交流自耦調壓器，為相應的實驗提供可調電源；一個整流濾波電路以及 0 ～ 90 Ω /1.3A （串聯(lián)）或 0 ～ 45 Ω /2.6A （并聯(lián)）瓷盤可調電阻，為相應的實驗提供一個可調的阻性負載。
15 、 DK12 變壓器實驗
提供三相芯式變壓器一個（該變壓器有 2 套副邊繞組，原、副邊繞組的電壓為 127V/63.6V/31.8V ），用于異步電機串級調速實驗和三相橋式、單相橋式有源逆變電路實驗；還設有三相不控整流電路等模塊。

16、 DK13 功率器件驅動電路實驗箱

主要是為完成新器件特性實驗提供驅動和保護電路，使學生了解電力電子新器件的驅動特性。主要包括電源、驅動電路、 PWM 波形發(fā)生器。
（ 1 ）電源：為驅動電路提供電源，包括 ± 5V 、 +20V 、 ± 15V 直流電源。
（ 2 ）驅動電路：包括 MOSFET 、 IGBT 、 GTR 和 GTO 的驅動電路。其中 IGBT 的驅動電路采用了專用芯片 EXB841 。
（ 3 ） PWM 波形發(fā)生器：由 SG3525 為核心的 PWM 波形發(fā)生器主要為新器件驅動電路提供 PWM 驅動波形；可以通過頻率調節(jié)旋鈕進行頻率調節(jié)；通過占空比電位器來調節(jié) PWM 波的占空比；頻率范圍分為 2 擋，通過鈕子開關切換，高頻檔是為 MOSFET 和 IGBT 驅動電路提供 PWM 波形，頻率調節(jié)范圍 4KHz ～ 10KHz ；低頻檔是為 GTR 和 GTO 驅動電路提供 PWM 波形，頻率調節(jié)范圍 400Hz ～ 1KHz ；占空比均能從 0% 調至 100% 。

17、 DK14 單相交直交變頻原理

根據(jù)普通高等教育 “ 九五 ” 國家級重點教材，王兆安、黃俊主編的《電力電子技術》 ( 第四版 ) 的相關內(nèi)容進行開發(fā)，用于展示交直交變頻原理，主要讓學生了解 SPWM 正弦波脈寬調制信號的形成方法，了解 IGBT 管專用集成驅動芯片的特點及其使用。能完成如下實驗項目： 1 、 SPWM 波形成的過程； 2 、交直交變頻電路在不同負載時的工作情況和波形，并研究工作頻率對電路工作波形的影響； 3 、 IGBT 管專用集成驅動芯片的工作特性。

18、 DK17 雙閉環(huán) H 橋 DC/DC 變換直流調速系統(tǒng)

可完成的實驗項目有： (1) 全橋 DC/DC 變換電路實驗； (2) 雙閉環(huán)可逆直流脈寬調速實驗。

19、 DX12 斬控式交流調壓電路

根據(jù)西安交大王兆安教授和黃俊教授主編的《電力電子技術》 ( 第五版 ) 中相關的內(nèi)容而設計的，采用全控型器件 IGBT 管實現(xiàn)“斬控式交流調壓實驗”。

20、 DQ07 直流發(fā)電機 （ 200V 、 1.1A 、 220W 、 1600r/min ）

21、 DQ09 直流并勵電動機 （ 185W ， 220V ， 1500r/min ）

22、 DQ10 三相鼠籠式異步電動機（ 380V /220V 120W Y/ △）

23、 DQ11 三相線繞式異步電動機： 220V/Y 、 0.6A 、 100W 、 1400r/min

24、 GDQ12 線繞式異步電機起動與調速電阻箱

提供 0 、 2 歐、 5 歐、 15 歐、 35 歐五檔同軸聯(lián)調的三相繞線異步電動機轉子起動、調速電阻一組。

25.GDK28 三相異步電機變頻調速系統(tǒng)

配備日本三菱的 FR-D720-0.4K-CHT 變頻器一臺（帶 BOP 操作控制面板）、 1K 電位器一個。

26、 JG06 實驗連接線：

根據(jù)不同實驗項目的特點，配備兩種不同的實驗聯(lián)接線，強電部分采用高可靠護套結構手槍插連接線（不存在任何觸電的可能），里面采用無氧銅抽絲而成頭發(fā)絲般細的多股線，達到超軟目的，外包丁晴聚氯乙烯絕緣層，插頭采用實芯銅質件外套鈹輕銅彈片，接觸安全可靠；弱電部分采用彈性鈹輕銅裸露結構聯(lián)接線，兩種導線都只能配合相應內(nèi)孔的插座，這樣大大提高了實驗的安全及合理性。

六、本裝置能開設的實驗項目

（一）電力電子技術實驗項目
1．單結晶體管觸發(fā)電路

2．正弦波同步移相觸發(fā)電路實驗

3．鋸齒波同步移相觸發(fā)電路實驗

4． TCA785 集成觸發(fā)電路實驗

5．單相半波可控整流電路實驗

6．單相橋式半控整流電路實驗

7．單相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

8．三相半波可控整流電路實驗

9．三相橋式半控整流電路實驗

10．三相半波有源逆變電路實驗

11．三相橋式全控整流及有源逆變電路實驗

12．單相交流調壓電路實驗

13．單相交流調功電路實驗

14．三相交流調壓電路實驗

15．單向晶閘管（ SCR ）特性實驗

16．可關斷晶閘管（ GTO ）特性實驗

17．功率場效應管（ MOSFET ）特性實驗

18．電力晶體管（ GTR ）特性實驗

19．絕緣雙極型晶體管（ IGBT ）特性實驗

20．可關斷晶閘管（ GTO ）驅動與保護電路實驗

21．功率場效應管（ MOSFET ）驅動與保護電路實驗

22．電力晶體管（ GTR ）驅動與保護電路實驗

23．絕緣雙極型晶體管（ IGBT ）驅動與保護電路實驗

（二）典型電力電子器件線路實驗

24．單相正弦波脈寬調制（ SPWM ）逆變電路實驗

25．全橋 DC/DC 變換電路實驗

26．直流斬波電路的性能研究（降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波的電路、 Cu ｋ斬波電路、 Sepic 斬波電路、 Zeta 斬波電路）

27．斬控式交流調壓電路

（三）直流電機調速實驗
28．晶閘管直流調速系統(tǒng)主要單元的調試
29 ．單閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)實驗（電流 / 轉速）

30．轉速電流雙閉環(huán)不可逆直流調速系統(tǒng)實驗

31．邏輯無環(huán)流可逆直流調速系統(tǒng)實驗

32．雙閉環(huán)控制的直流脈寬調速系統(tǒng)（ H 橋、 IGBT ）

（四）交流電機調速系統(tǒng)實驗

33．單相正弦波脈寬調制（ SPWM ）變頻原理

34．雙閉環(huán)三相異步電機調壓調速系統(tǒng)實驗
35 ．雙閉環(huán)三相異步電機串極調速系統(tǒng)實驗

36．三相異步電機變頻調速系統(tǒng)實驗

七、裝置的配置清單：

序號	編號	名 稱	數(shù)量
1	DK01	電源控制屏	1件
2	DK02	實驗桌凳	1張
3	DQ03-1	固定電機導軌、測速系統(tǒng)及數(shù)顯轉速表	1件
4	DQ27	三相可調電阻（每組 900 Ω *2/0.41A ）	1件
5	DK03	三相晶閘管主電路	1件
6	DK04	三相晶閘管觸發(fā)電路	1件
7	DK05	單相晶閘管觸發(fā)電路	1件
8	DK06	電機調速控制實驗（Ⅰ）	1件
9	DK06-1	電機調速控制實驗（Ⅱ）	1件
10	DK07	直流斬波電路實驗	1件
11	DK08	給定及實驗器件	1件
12	DK09	新器件特性實驗	1件
13	DK10	可調電阻、電容器	1件
14	DK11	單相調壓與可調負載	1件
15	DK12	變壓器實驗	1件
16	DK13	功率器件驅動電路實驗	1件
17	DK14	SPWM單相交直交變頻原理	1件
18	DK17	雙閉環(huán) H 橋 DC/DC 變換直流調速系統(tǒng)	1件
19	DX12	斬控式交流調壓電路	1件
20	DQ07	直流發(fā)電機	1臺
21	DQ09	直流他（并）勵電動機	1臺
22	DQ10	三相鼠籠式異步電機	1臺
23	DQ11	三相繞線式異步電機	1臺
24	GDQ12	線繞式異步電機起動與調速電阻箱	1件
25	GDK28	三相異步電機變頻調速系統(tǒng)	1件
26	SB06	配備兩種不同的實驗連接線及易損配件	1套

 

 

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